某电厂同期装置并网合闸失败的原因分析及处理方法

张华

摘要：在电力系统中，有许多电源点并列在一起运行，每个发电机的电压、角度都在允许的极限值以内同步运行，当部分电源与电网解列后需要并入主网运行，则必须要满足开关两侧电压大小相等、频率相等、相位相同的并网条件，否则将产生极大的冲击电流，会损坏系统中的发电机引起系统电压严重下降，甚至可能使电力系统彻底崩溃。为了避免非同期并网事故的发生，电力系统运行过程中经常用同期裝置来判断断路器两侧是否达到同期条件，从而决定能否执行合闸并网[1]。

关键词：同期装置  并网条件  同期继电器  合闸  并网

引言

某电厂同期柜由一台同期装置、一台操作盘和一个同期检查继电器组成，设计系统侧和待并侧额定电压均为100V/100V。该同期装置配置了手动准同期并列、半自动准同期并列、自动准同期并列、检无压并列等功能，可识别差频及同频并网方式，对发电机进行调频、调压控制。当同期装置和同期继电器同时监测到满足并网条件后，发出同期合闸命令，各自输出节点闭合，串联至开关操作机构完成整个同期并网合闸的过程[2]。

一、问题描述

某电厂在110kV GIS系统升级改造后，线路、母线相关二次电压回路部分接入同期装置和同期继电器的额定电压与技改前发生了变化，导致同期装置在进行110kV同期点同频并网过程中不能输出合闸信号而并网失败。

二、原因分析

1、经检查某线路、主变高压侧同期点存在压差问题，是由于现对应线路和主变隔离刀闸位置信号未反馈到发变组保护柜所致，导致电压切换不正常。

2、110kV母线与线路侧角差皆为60°，母线与主变角差皆为180°，经分析原GIS母线侧取同期电压点为母线PT开口三角形UC相单相电压，新GIS母线侧取电压点为开口三角中抽取UBC电压，开口三角形UCB电压与线路侧单相PT 中UC相电压夹角为60°，与主变低压侧#4PT电压夹角为180°。

3、由于同期合闸出口接点由同期装置的合闸输出和允许接点及同期继电器的辅助接点串联输出（如图1），同期条件必须满足同期装置和同期继电器时才能输出合闸命令，完成同期合闸[3]。

经过分析同期装置并网失败的波形，同期装置监测压差、频差和角差均满足要求，同时同期合闸和同期继电器均吸合，即同期装置同期合闸过程没有问题。

检查同期继电器时，当选择同期点确认后，同期继电器发出告警信号，由于该同期继电器的系统侧和待并侧额定电压均为100V且不可整定，同时具备低压闭锁功能，即电压低于0.8Un时，闭锁输出，也就是Ub=57.74V<80V时，继电器发出告警信号并闭锁同期装置输出辅助接点不闭合，导致该同期点无法成功合闸。

三、解决方法

为了解决同期点角差的问题，首先检查隔离刀闸辅助接点回路，确保电压经操作箱切换后正常，将母线侧同期点改为PT二次侧第三组电压（保护用，3P级，变比为110/√3/0.1/√3kV）C相，同期装置内部系统侧电压由100V改为57.735V，改变后同期点存在压差，将电压系数改为1.732，使其不再产生压差，同时也解决了角度问题。

由于110kV母线电压回路输入同期装置的电压值发生变化，原设计为额定100V，现在部分同期点输入电压为57.74V。各同期接点的输入电压需选择同期点并确认后输入到同期装置和同期继电器进行同期监测（如图2），但由于同期继电器只能进行额定电压100V的电压监测，遂需要将更改后的输入电压57.74V通过一个转角变压器变为100V同相位电压后，输入同期屏柜的采集回路。

经过在同期并网合闸电压采样回路上增加转角变压器，使得同期装置和同期继电器同时检测到满足并网条件而将此问题得已解决。

例如，同期点3的系统侧电压由原100V输入改成57.54V，待并侧电压原为100V不变，那需将同期点3的系统电压通过转角变压器变为100V同相位电压输入，即如图3。

同理，其它同期并网接点均按这种方式一并处理，同期点电压同源情况下可以通过并接接入，处理图如下。

参考文献

[1]《浅析准同期装置的工作原理》 郭继祖 电子机械工程2014年第2期

[2]《电力系统自动装置原理（第四版）》 上海交通大学   第二章

[3]《厂家同期装置说明书》